Simulationskompetenz für hochkomplexe Bauteilanforderungen

Die Firma RödersTec aus Soltau wurde vor über 200 Jahren als Zinngießerei gegründet, seit den Achtzigerjahren entwickelt sie hochpräzise HSC-Fräsmaschinen für die unterschiedlichsten Anwendungsbereiche. Die dafür benötigten Kunststoffteile bezieht das Unternehmen von ihrem kunststoffverarbeitenden Schwesterbetrieb G.A. Röders, die aus denselben Wurzeln wie RödersTec entstanden ist. ALBIS beliefert diesen seit vielen Jahren mit hochwertigen Kunststofflösungen, die in verschiedenen Bauteilen der Fräsmaschinen zum Einsatz kommen.

Für ein automatisches Werkzeugwechselsystem in High-Speed-Fräsmaschinen suchte RödersTec gezielt Unterstützung bei der Optimierung des Bauteildesigns. Im Fokus stand der Werkzeuggreifer, der dafür verantwortlich ist, das Bearbeitungswerkzeug sicher aufzunehmen und in Position zu halten, bis es erneut zum Einsatz kommt.

Ziel des Projekts war es, die Dauerfestigkeit des Greifers – gefertigt aus dem technischen Kunststoff Ultradur® von BASF – zu verbessern. So sollten die Zuverlässigkeit des Gesamtsystems über den Standard hinaus gesteigert und die Einsatzgrenzen des Bauteils erweitert werden. Besonderes Augenmerk lag dabei auf einer signifikanten Erhöhung der Dauerfestigkeit unter extremen Einsatzrandbedingungen.

Werkzeugwechsler von RödersTec

Simulationsdienstleistungen von ALBIS

Für RödersTec stand neben Überlegungen zu alternativen Materialien auch eine Geometrieoptimierung im Fokus – ein Ansatz, bei dem die Form, Struktur und Materialverteilung von Bauteilen so gestaltet werden, dass diese möglichst funktional, stabil, wirtschaftlich und gleichzeitig ressourcenschonend sind.

Mit ALBIS stand dem Entwicklungsteam ein starker Partner zur Seite, der das Projekt mit fundierter Expertise und leistungsfähigen Simulationsdienstleistungen unterstützte: Die Experten des ALBIS Design Support Service konnten dabei auf moderne Werkzeuge für die Spritzgießsimulation und strukturmechanische Analysen zurückgreifen.

Nachdem die Randbedingungen und Ziele der Simulation definiert worden waren, zeigten erste Festigkeitsanalysen die kritischen Schwachstellen im Bauteildesign auf. Daraufhin wurden gezielte Geometrieanpassungen im CAD-Modell vorgenommen und mithilfe weiterer Simulationen bewertet. Innerhalb kurzer Zeit ließ sich so eine deutlich verbesserte Geometrie identifizieren: Durch die Anpassungen konnten Spannungen und Dehnungen im Bauteil auf ein Viertel des ursprünglichen Wertes reduziert und damit die Lebensdauer des Bauteils erhöht werden.

Ergebnisse der ersten Simulationsschleife: Der Effekt der Geometrieoptimierung auf die Spannungsverteilung des Bauteils ist erkennbar, auftretende Spannungen werden deutlich reduziert.

Optimale Zusammenarbeit mit BASF

Auf diesen ersten Erfolgen ruhte sich das ALBIS Team nicht aus, sondern identifizierte weiteres Optimierungspotenzial – insbesondere im Hinblick auf den Einfluss von Faserorientierung und Belastungsgeschwindigkeit auf das Materialverhalten. Um diese komplexen Aspekte fundiert in die Analyse einzubeziehen, band ALBIS die Simulationsexperten von BASF in das Projekt ein.

„Anhand unserer ersten Simulationsergebnisse wurde schnell deutlich, dass uns die spezialisierten Materialdaten und Simulationsmöglichkeiten von BASF Ultrasim® einen erheblichen Zugewinn an Vorhersagegenauigkeit geben würden“, so Marco Woitoll, der als CAE-Experte bei ALBIS das Projekt leitete. „Daher haben wir uns frühzeitig entschieden, unseren Partner BASF mit ins Boot zu holen.“

Mit der integrativen Simulationsplattform Ultrasim® und den umfangreichen Materialdaten von BASF konnten nun auch prozessrelevante Aspekte aus der Herstellung des Kunststoffbauteils realitätsnah in die mechanische Simulation einbezogen werden. Zudem ermöglichte eine erweiterte numerische Materialbeschreibung die Berücksichtigung kunststofftypischer Eigenschaften wie Zug-Druck-Asymmetrie und Dehnratenabhängigkeit – entscheidende Faktoren für eine präzise mechanische Analyse.

Ein besonderer Vorteil bei der engen Zusammenarbeit von ALBIS und BASF: Die eingesetzten Softwarelösungen waren zu 100 Prozent kompatibel, was einen nahtlosen Austausch der CAE-Modelle in beide Richtungen ermöglichte – schnell, verlustfrei und effizient.

Kein Zusatzaufwand für Kunden

Das Ergebnis des Projekts: eine erfolgreiche Produktoptimierung dank der effizienten Bündelung der Simulationskompetenzen von ALBIS und BASF. Die Belastungssituation konnte dank der realitätsnahen Abbildung in der Simulation deutlich besser abgebildet werden – ohne zusätzlichen Aufwand für RödersTec.

„ALBIS war während des gesamten Projektverlaufs zentraler Ansprechpartner“, sagt Timm Randewig, der als Application Development Engineer and Regional Technical Manager, Central bei ALBIS die technische Expertise einbrachte und die Bauteiloptimierung begleitete. „Mit starken Partnern wie BASF können wir auch bei komplexen Projekten die Extrameile für unsere Kunden gehen – unkompliziert und aus einer Hand.“

„Die Zusammenarbeit mit dem ALBIS Design Support verlief reibungslos – nicht zuletzt dank der engen Abstimmung zwischen den CAE-Experten und der durchgängig kompatiblen Softwarelandschaft“, ergänzt Helge Weiler-Schlecker, Simulationsexperte von BASF. „So war eine effiziente und verlustfreie Aufgabenverteilung möglich, bei der ALBIS zentrale Arbeitspakete eigenständig übernehmen konnte.“

Auch Andreas Röders, Geschäftsführer von G.A. Röders, zieht ein positives Fazit: „An der Zusammenarbeit mit ALBIS schätzen wir besonders die unkomplizierte, zielgerichtete Kommunikation und die hohe Fachkompetenz – sei es bei der Materialauswahl oder der Produktoptimierung. Der kontinuierliche, vertrauensvolle Austausch in jeder Projektphase hat wesentlich dazu beigetragen, dass wir nun eine deutlich fundiertere Entscheidungsgrundlage haben – sowohl technisch als auch wirtschaftlich.“

® eingetragene Marke von BASF

Über G.A. Röders
G.A. Röders wurde 1814 als Zinngießerei gegründet und machte 1894 die ersten Erfahrungen im Druckguss, zunächst mit der Verarbeitung von Zinn. Seit 1921 werden Teile aus Zink-Druckguss hergestellt, seit 1933 aus Aluminium-Druckguss und seit 1936 aus Kunststoff-Spritzguss. Heute beschäftigt G.A. Röders 400 Mitarbeitende an drei Standorten und stellt hauptsächlich komplexe bis hochkomplexe Bauteile aus Aluminium und aus technischen Thermoplasten her. Die Kunden kommen aus den Bereichen Automobilindustrie, Luftfahrt, Medizintechnik und Mess- und Regeltechnik.

Über ALBIS
ALBIS ist einer der weltweit führenden Distributeure von technischen Thermoplasten, thermoplastischen Elastomeren und Standardpolymeren. Mit technischem Know-how, einem starken Vertriebsnetz und der Leidenschaft für die beste Lösung bietet ALBIS seinen Kunden als unabhängiger Distributor eines der marktführenden und umfassendsten Produktportfolios für die gesamte kunststoffverarbeitende Industrie. Mit 27 Standorten weltweit und 500 Mitarbeitenden ist das Unternehmen mit Hauptsitz in Hamburg stark in Europa vertreten, mit einer wachsenden Präsenz in EMEA und Asien-Pazifik.

Über den Bereich Performance Materials der BASF
Der Bereich Performance Materials der BASF ist führend bei der Transformation der Kunststoffindustrie – der Bereich verbindet Nachhaltigkeit und Wettbewerbsfähigkeit. Materialkompetenz, ein breites Produktportfolio und tiefes Branchenverständnis kommen dabei aus einer Hand. Mit engagierten Materialexpertinnen und einem starken Forschungsteam liefert der Bereich Performance Materials der BASF den Kunden überall auf der Welt Technologien und Know-how, die führend in der Branche sind. Das globale Netzwerk verschafft Kunden einen Vorteil im Wettbewerb – so bietet BASF weltweit überlegene Innovationen, regionale Nähe und maßgeschneiderte Lösungen, die den lokalen Marktanforderungen entsprechen. Das Unternehmen will Leistung und Effizienz in der Automobilindustrie, für Konsumgüter, industrielle Anwendungen und im Bauwesen verbessern. Zusammen mit seinen Partnern begibt sich die BASF auf #OurPlasticsJourney in eine zirkuläre und nachhaltige Zukunft. 2024 betrug der weltweite Umsatz des Bereichs Performance Materials 6,8 Milliarden Euro.